一种机动式风廓线雷达天线装置的制作方法

本实用新型涉及一种雷达天线，尤其是一种机动式的风廓线雷达天线装置。

背景技术：

风廓线雷达是一种新型大气遥感探测设备，采用全相参脉冲多普勒体制，根据空中局地各向同性湍流可导致电磁波在湍流介质中产生散射的理论和多普勒原理，通过测定五个（东、南、西、北、中）或其中三个正交波束方向大气湍流引起的多普勒频移，对空中风实施连续观测，是临近天气预报和气象数值预报不可缺少的大气风场探测设备，与常规测风设备相比，具有时空分辨率高、长期使用费用低等特点。低对流层风廓线雷达可探测150米至8000米的风向、风速和垂直气流等参数。由于风廓线雷达是以空中湍流为探测目标，信号回波非常微弱，要实现低对流层风廓线的探测，需要高增益、低副瓣天线。为此风廓线雷达天线体积大、重量重，传统的低对流层风廓线雷达天线很难实现装车和机动。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是传统风廓线雷达天线体积大、重量重，很难实现装车和机动。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种机动式风廓线雷达天线装置，包括方位调节电机、电机支架、倾角调节电机、天线固定座、反射体中块、两块反射体边块、铰链、两根边块电动伸缩杆、馈源支撑架、馈源、支架电动伸缩杆以及运载车；方位调节电机竖直安装在运载车上，电机支架水平安装在方位调节电机的输出轴上；倾角调节电机卧式安装在电机支架上，且倾角调节电机的输出轴从两侧水平伸出；天线固定座安装在倾角调节电机两侧的输出轴上，反射体中块安装在天线固定座上；两块反射体边块通过铰链分别安装在反射体中块的两侧；反射体中块和两块反射体边块拼接为抛物面反射体；两根边块电动伸缩杆的下端分别安装在天线固定座的两侧，上端分别安装在两块反射体边块上；馈源支撑架的下端摆动式安装在反射体中块上，馈源安装在馈源支撑架的顶端；支架电动伸缩杆的下端摆动式安装在反射体中块上，上端摆动式安装在馈源支撑架上。

采用两块反射体边块通过铰链分别安装在反射体中块的两侧从而拼接为偏馈抛物面天线，提高了天线增益和远区副瓣电平，而且该结构可通过两根边块电动伸缩杆实现反射体的收藏，减小占用空间，从而方便安装在运载车上进行机动运输使用；采用支架电动伸缩杆实现馈源的折叠，使得整体结构紧凑，缩小了天线的收藏高度，能够将该风廓线雷达装载在越野的运载车底盘上，实现了低对流层风廓线雷达的装车和机动；采用方位调节电机和倾角调节电机能够进一步实现对雷达天线装置的方位及俯仰进行调节，增强了使用的灵活性。

作为本实用新型的进一步限定方案，在天线固定座的两侧分别设有一个配重块。采用配重块能够有效增强雷达天线装置在使用时的稳定性，提高测量精度。

作为本实用新型的进一步限定方案，在运载车下方设有支撑柱。采用支撑柱能够有效增强雷达天线装置在使用时的稳定性，提高测量精度

作为本实用新型的进一步限定方案，方位调节电机和倾角调节电机均为永磁直驱电机。采用永磁直驱电机方便进行角度调节控制。

本实用新型的有益效果在于：（1）采用两块反射体边块通过铰链分别安装在反射体中块的两侧从而拼接为偏馈抛物面天线，提高了天线增益和远区副瓣电平，而且该结构可通过两根边块电动伸缩杆实现反射体的收藏，减小占用空间，从而方便安装在运载车上进行机动运输使用；（2）采用支架电动伸缩杆实现馈源的折叠，使得整体结构紧凑，缩小了天线的收藏高度，能够将该风廓线雷达装载在越野的运载车底盘上，实现了低对流层风廓线雷达的装车和机动；采用方位调节电机和倾角调节电机能够进一步实现对雷达天线装置的方位及俯仰进行调节，增强了使用的灵活性。

附图说明

图1为本实用新型的雷达天线结构展开示意图；

图2为本实用新型的雷达天线结构收藏示意图；

图3为本实用新型的雷达天线机动运输时结构示意图；

图4为本实用新型的雷达天线车载测量时结构示意图。

图中:1、方位调节电机，2、电机支架，3、倾角调节电机，4、天线固定座，5、反射体中块，6、反射体边块，7、铰链，8、边块电动伸缩杆，9、馈源支撑架，10、馈源，11、支架电动伸缩杆，12、配重块，13、运载车，14、支撑柱。

具体实施方式

如图1-4所示，本实用新型的一种机动式风廓线雷达天线装置包括：方位调节电机1、电机支架2、倾角调节电机3、天线固定座4、反射体中块5、两块反射体边块6、铰链7、两根边块电动伸缩杆8、馈源支撑架9、馈源10、支架电动伸缩杆11以及运载车13。

其中，方位调节电机1竖直安装在运载车13上，电机支架2水平安装在方位调节电机1的输出轴上；倾角调节电机3卧式安装在电机支架2上，且倾角调节电机3的输出轴从两侧水平伸出；天线固定座4安装在倾角调节电机3两侧的输出轴上，反射体中块5安装在天线固定座4上；两块反射体边块6通过铰链7分别安装在反射体中块5的两侧；反射体中块5和两块反射体边块6拼接为抛物面反射体；两根边块电动伸缩杆8的下端分别安装在天线固定座4的两侧，上端分别安装在两块反射体边块6上；馈源支撑架9的下端摆动式安装在反射体中块5上，馈源10安装在馈源支撑架9的顶端；支架电动伸缩杆11的下端摆动式安装在反射体中块5上，上端摆动式安装在馈源支撑架9上；在天线固定座4的两侧分别设有一个配重块12；在运载车13下方设有支撑柱14；方位调节电机1和倾角调节电机3均为永磁直驱电机。

机动式风廓线雷达天线装置在进行制作时，天线采用偏馈抛物面形式，利用聚集型面的光学性，在焦点处设置馈源10，在反射面口径上形成微波信号的平面等相位面，从而使天线具有良好的定向辐射和定向接收。馈源10采用结构紧凑的喇叭馈源，既满足馈电需求，又满足耐功率要求10通过馈源支撑架9安装在反射体中块5上，馈源支撑架9设有旋转轴，馈源支撑架9通过支架电动伸缩杆11与反射体中块5连接，以电动方式实现馈源10的定位和收藏。为了实现馈源10的准确定位，支架电动伸缩杆11的电机控制采用直流电机，通过接触器控制直流电机的电压和极性，从而控制支架电动伸缩杆11的伸和收，并采用磁感应限位块，感应支架电动伸缩杆11的位置，通过限位信号自动控制接触器切断电机的电压，达到馈源10升降的自动控制。

由反射体中块5和两块反射体边块6构成的发射体为偏馈型，其几何形成为旋转抛物面与圆球相截所得，抛物线焦距为2554.14mm,旋转面特征半径为4715.44 mm，截圆投影直径为4500 mm。为了加工方便，反射面分八块，通过模具成型，工艺一致性好，有利于批量加工和曲面精度的控制，反射面通过背架组装后分成三块，由反射体中块5和两个反射体边块6组成。根据车辆的宽度反射体中块5的宽度为2米，两边两块反射体边块6的宽度为1205米，反射体中块5和左右对称的两个反射体边块6之间通过两个铰链7连接，铰链7为U型铰链，通过两个边块电动伸缩杆8实现两个边块的折叠和展开。为了实现边块的准确运动和定位，边块电动伸缩杆8的电机控制采用直流电机，通过接触器控制直流电机的电压和极性，控制边块电动伸缩杆8的伸和收，并采用磁感应限位块，感应边块电动伸缩杆8的位置，通过限位信号自动控制接触器切断电机的电压，达到边块架撤和收藏的自动控制。

对流层风廓线雷达雷达天线比传统的气象雷达天线大，转动惯量大，对伺服系统要求高，如果采用传统的电机加齿轮减速器的伺服控制系统，存在长时间机械磨损问题，同时传动机构复杂，天线方位俯仰转台体积大，装车设计存在问题。为了实现准确定位，保证系统长期稳定运行，缩小伺服系统的体积，实现系统装车，天线方位和俯仰转台以永磁直驱伺服电机为执行机构，以全数字交流伺服技术为基础的伺服控制系统实现波束扫描控制。天线装置采用方位和俯仰装架形式。天线座由方位调节电机1、电机支架2、倾角调节电机3、天线固定座4以及配重块12组成。倾角调节电机3为交流永磁直驱电机，方位调节电机1也为交流永磁直驱电机。省掉了齿轮和减速器等机构，为了达到低速稳定性，电磁采用32极对数。交流永磁直驱系统定位具有控制精度高，系统体积小，无机械磨损的特点；系统工作可靠，维护和保养简单。

伺服驱动器采用磁场定向控制原理，坐标变换，实现矢量控制，同时结合空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术对交流永磁直驱电机进行控制，位置反馈选择19位双通道旋转变压器，保证天线的控制精度，控制精度达到0.05°，长期运行稳定可靠。天线装置整齐、美观。

天线尺寸小，性能好，偏馈天线为4944 mm×4410mm×560mm，整个天线系统收藏尺寸为4944 mm×2500mm×2160mm天线波瓣宽度≤4°，增益≥33dB，远区副瓣电平≤-35dB，首次将低对流层风廓线雷达装载在机动越野车上，实现了低对流层风廓线雷达的装车和机动。